«Мыслить устойчивее": химик, получивший престижную премию за новаторскую работу по созданию золотых наночастиц
Аргентина 2024-11-26 18:59:10 Телеграм-канал "Новости Аргентины"
Ее проект был инновационным и новаторским: повторное использование золотых наночастиц, которые используются для генерации химических реакций, таких как сенсоры экспресс-тестов на беременность или Covid, и даже материал, который используется в качестве катализатора для ускорения реакций в лабораторных анализах, и повторное их использование, поскольку они не только дороги, но и дефицитны. Именно поэтому сегодня днем 45-летняя Паула Ангеломе, доктор химических наук и старший научный сотрудник компании Conicet, получила первую премию в 18-м выпуске Национальной премии L'Oréal-Unesco «Для женщин в науке», которая проводится совместно с компанией Conicet с целью содействия гендерному равенству и расширению прав и возможностей женщин в этой области. «Ее проект направлен на создание эффективных катализаторов и нанометрических датчиков с использованием переработанного золота. Другими словами, восстановление материала, который используется в научных целях, и его повторное применение. Как бы вы рассказали человеку, не знакомому с темой, о чем этот проект и почему он важен? Мы работаем над подготовкой новых материалов. Нам интересно готовить их и проверять, какими свойствами они обладают. Мы знаем, как подготовить их, чтобы они работали так, как мы хотим. С некоторых пор мы начали задумываться о том, что важно не только то, что мы делаем, но и как мы это делаем: например, мы начали задаваться вопросом, откуда берутся продукты, из которых мы делаем наши материалы. Пока что для получения новых материалов мы покупаем прекурсоры. Это связано с затратами и последствиями. Любой знает, что золото - дорогой элемент. Мы покупаем золотую соль - ингредиент, из которого мы готовим золотые частицы. Однако уже некоторое время мы обеспокоены тем, что золото - невозобновляемый природный ресурс, и его не хватает. Поэтому мы должны максимально эффективно использовать полученное золото. Это означает, что все процессы должны быть более экологичными. Именно поэтому мы решили использовать отходы, которые мы генерируем, - и это основа данного проекта. Перерабатывать их, делать из них новый материал. Это как в человеческой жизни: вы обязательно производите отходы, но вы можете сделать что-то, чтобы их было как можно меньше или как можно больше.«- Как вам это удалось?»- Мы начали извлекать наши золотые отходы, вместо того чтобы отдавать их в компанию по утилизации, чтобы узнать, можем ли мы их переработать. И мы разработали метод с помощью химии, в которой мы разбираемся, чтобы превратить эти частицы обратно в раствор прекурсора. Это значительно снижает стоимость материалов, а также уменьшает воздействие производимых нами материалов на окружающую среду.«- Для чего используются золотые наночастицы в научных исследованиях?»- Это частицы размером менее 100 нанометров, что составляет одну миллиардную долю метра. Они обладают совсем другими свойствами, чем традиционные частицы золота. Самый классический пример, который я люблю приводить: в традиционном мире, когда вы ломаете что-то пополам или оно превращается в порошок, оно не меняет цвет. Но в наномасштабе, когда вы получаете что-то другой формы или другого размера, оно меняет свой цвет. Так происходит и с частицами золота: в зависимости от их формы и размера они выглядят по-разному. С помощью золота можно получить самые разные цвета, и это очень полезно, потому что эти цвета меняются, когда золото приближается к определенным частицам. Так, например, мы можем использовать их для определения наличия загрязняющих веществ. Мы также можем использовать их для ускорения химической реакции. Этого нельзя сделать с другими металлами. Таким образом, мы лишены возможности использовать золото. Поэтому в рамках этого проекта мы хотим как можно меньше использовать этот очень ценный и очень дефицитный ресурс«.»- А какие у него есть повседневные применения?"- Самое простое место, где, я думаю, почти все видели золотые наночастицы, - это в экспресс-тесте типа Covid или тесте на беременность. Вы видели красные линии на тесте? Это золотые наночастицы. Об этом говорится на упаковке, хотя вряд ли кто-то ее читает. Наночастицы также используются в компьютерных схемах?"- Правда в том, что публичное применение нанотехнологий, информатика, является самым большим и позволяет нам иметь мобильный телефон с большим количеством информации внутри, но наночастицы, которые мы создаем, предназначены для других типов применения, больше похожих на датчики, используемые в экспресс-тестах. Другая важная область применения систем такого типа - катализ, то есть ускорение химической реакции.«- Золото может ускорять частицы, но для чего?»- В химии чем быстрее происходит реакция, тем меньше энергии требуется для ее осуществления. Подавляющее большинство химических процессов, которые производят все вокруг нас, ткань одежды, очки, сам компьютер, - это химические процессы, требующие энергии, и многие из них нуждаются в катализаторе, чтобы происходить быстрее. Золото широко не использовалось в катализе, когда свойства наночастиц не были известны. Пока несколько лет назад не выяснилось, что при нанометрических размерах оно может ускорять химические реакции, и началась целая гонка по доказательству того, какие именно реакции. Мы находимся на первом этапе этой гонки, который заключается в том, чтобы проверить, можем ли мы катализировать реакции и какие именно.«- Окажет ли это научное использование золота влияние на рыночную цену металла?»- Пока нет, потому что это маленькие частицы, и для того, чтобы они оказали эффект, необходимо совсем небольшое количество. Но если все то, что мы изучаем, что может делать золото, начнет использоваться, это окажет большое давление на спрос. Именно поэтому в этом проекте мы начинаем думать о переработке, потому что через несколько лет, если золото начнут массово использовать, влияние будет еще больше, и переработка станет чрезвычайно важной. Когда исследования полезности золотых наночастиц сделали большой скачок вперед? Исследования металлических наночастиц имели большое влияние во второй половине XX века, но в основном с 2000 года, когда наноинициатива в США вызвала взрывной рост исследований, потому что на них выделялись большие деньги. Стало ясно, что свойства нанометрических материалов на самом деле сильно отличаются от того, что было известно. И многие из этих свойств до сих пор не используются. Наноматериалы создавали греки и римляне, но они не знали, что именно они создают. Затем, в 1800 году, Фарадей начал проводить эксперименты и увидел, что существуют определенные свойства, но только после того, как вы смогли увидеть наноматериалы с помощью тяжелого, дорогого, высокоразвитого оборудования, был сделан большой скачок. Наночастицы нельзя увидеть с помощью микроскопа. «- Вы упомянули об использовании золота в экспресс-тестах. Можно ли повторно использовать частицы, которые в них содержатся?"- Есть группа американских исследователей, которые сделали это. Они собрали большое количество тестов во время пандемии и разработали процесс, позволяющий отделять частицы, прилипшие к тесту, извлекать их и повторно использовать. Это миллионы золотых частиц, расположенных бок о бок, в красной полосе. «- Но ограничивающим фактором в переработке будет возвращение его в руки того, кто его продал или произвел... - Конечно, поэтому сейчас мы сосредоточены на внутреннем восстановлении, то есть на использовании собственных отходов и их рециркуляции. В перспективе мы хотим сделать то же самое, но с отходами соседних лабораторий, которые также используют золотые наночастицы. Наша идея не столько в том, чтобы самим собирать отходы, сколько в том, чтобы научить наших коллег перерабатывать их.«- Как вы думаете, что жюри увидело в проекте?»- Я думаю, что вклад заключается в стремлении лучше понять химию, стоящую за этим, чтобы мы могли начать думать о материалах более устойчивым образом. Ведь в конечном итоге это не просто золото, это новый подход к тому, как мы работаем. До сих пор мы покупали реагенты. Теперь мы должны задуматься, действительно ли нам нужно все покупать или есть что-то, что мы можем подготовить? Это значит начать работать с подготовки материалов устойчивым способом. «- Вы всегда хотели быть ученым?» - Нет. В детстве я хотел быть спортивным журналистом. Потом я хотел стать политическим журналистом. А случилось так, что в школе у меня была учительница, которая показала мне химию, и я безумно влюбился. Я имею в виду, я вживую видел, как она на наших глазах проводит химические реакции, и все получается. Мне казалось, что это потрясающе. Мне было интересно понять, почему это происходит, и я решила получить химическое образование. Я хотела стать химиком-пищевиком, потому что мне очень нравится готовить, а потом мне попался замечательный преподаватель, на первом курсе которого я узнала о химии материалов, и я снова влюбилась и больше никогда не расставалась. «Где вы учились?» - Я стопроцентный продукт государственного образования в Аргентине, начиная с детского сада и заканчивая моим университетским образованием. Это то, что мне нравится ценить, потому что ничего из того, что я делаю, не было бы возможным без государственного образования. Я получил среднее образование в Национальном университете Буэнос-Айреса, а затем на факультете точных и естественных наук Университета Буэнос-Айреса в Сьюдад-Университариа, где я получил степень бакалавра и доктора наук. Я начал работать там, где работаю и по сей день, - в Национальной комиссии по атомной энергии. С точки зрения вашей работы в качестве научного сотрудника Conicet, каково было сокращение бюджета в это время? Это очень сложный контекст. Все мы, кто работает в научной системе, испытываем определенные трудности: нехватка кадров, нехватка средств, отказ от субсидий. Так что это трудное время, правда в том, что это так, и поэтому эта награда также так важна, не только из-за признания, но и потому, что она гарантирует нам, поскольку награда имеет денежную часть и гарантирует нам, что мы сможем продолжать работу над этим проектом без проблем».